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大島 宏之; 森下 正樹*; 相澤 康介; 安藤 勝訓; 芦田 貴志; 近澤 佳隆; 堂田 哲広; 江沼 康弘; 江連 俊樹; 深野 義隆; et al.
Sodium-cooled Fast Reactors; JSME Series in Thermal and Nuclear Power Generation, Vol.3, 631 Pages, 2022/07
ナトリウム冷却高速炉(SFR: Sodium-cooled Fast Reactor)の歴史や、利点、課題を踏まえた安全性、設計、運用、メンテナンスなどについて解説する。AIを利用した設計手法など、SFRの実用化に向けた設計や研究開発についても述べる。
大戸 勤; 浅野 典一; 川俣 貴則; 箭内 智博; 西村 嵐; 荒木 大輔; 大塚 薫; 高部 湧吾; 大塚 紀彰; 小嶋 慶大; et al.
JAEA-Review 2020-018, 66 Pages, 2020/11
JAEA-Review-2020-018.pdf:8.87MB
令和元年9月9日の台風15号の強風により、JMTR(材料試験炉)にある二次冷却系統冷却塔の倒壊事象が発生した。その倒壊に至った原因調査及び原因分析を行い、4つの原因が重なって起こったことが特定された。これを受け、JMTR内にある二次冷却系統冷却塔と同時期に設置された木造の冷却塔であるUCL(Utility Cooling Loop)系統冷却塔の健全性調査を行った。健全性調査項目は、UCL系統冷却塔の運転状態の把握、UCL冷却系統の構造材料の劣化状態、点検項目及び点検状況、過去の気象データの確認である。この調査結果から、当該設備を安全に維持・管理するため、点検項目の改善、UCL系統冷却塔の構造材料である木材の交換・補修計画及び今後のUCL系統冷却塔の使用計画を策定するとともに、既存UCL系統冷却塔に代わる新規冷却塔の更新計画を策定した。本報告書はこれらの健全性調査の結果をまとめたものである。
小村 慶太朗*; 金田 平太郎*; 田中 知季*; 小嶋 智*; 井上 勉*; 西尾 智博
Geomorphology, 365, p.107214_1 - 107214_22, 2020/09
被引用回数：1 パーセンタイル：9.84(Geography, Physical)本研究では、岐阜・福井県境の重力変形地形と、近接する根尾谷断層上で掘削調査を実施した。その結果、重力変形地形では少なくとも4回の成長イベントが検出され、それぞれの年代が240cal BP以降、1710-340cal BP、4730-3970cal BP、5570-5340cal BPに絞り込まれた。一方、根尾谷断層本体でも少なくとも計4回の古地震イベントが明らかとなり、それぞれの年代が新しいものから1891年濃尾地震、2010-1220cal BP、7180-2110cal BP、9540cal BPと推定され、本研究では重力変形地形のイベントが毎回根尾谷断層の活動に誘発されているものと結論付けた。また、クーロン応力変化のモデリングによると、本研究地域は根尾谷断層の活動により正断層運動が著しく促進されることが明らかとなった。従来、地震に伴う大規模地滑りや重力変形は地震動のみで論じられることが多かったが、本研究地域のように活断層のごく近傍では、地震動だけでなく、断層運動による地殻の静的歪みが重力変形の発生・成長に大きな影響を与えている可能性がある。
渡辺 均; 中野 政尚; 藤田 博喜; 竹安 正則; 水谷 朋子; 磯崎 徳重*; 永岡 美佳; 外間 智規; 横山 裕也; 西村 朋紘; et al.
JAEA-Review 2015-034, 175 Pages, 2016/03
JAEA-Review-2015-034.pdf:8.13MB
核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV編 環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2014年4月から2015年3月までの間に実施した環境モニタリングの結果、及び大気、海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものであり、2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故(以下、東電福島第一原発事故)の影響が多くの項目でみられた。なお、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、東電福島第一原子力発電所事故の影響による平常の変動幅を外れた値の評価について付録として収録した。
渡辺 泰広; 谷 教夫; 井上 圭吾*
Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.628 - 631, 2014/06
J-PARC RCSの主電磁石電源は、2台の偏向電磁石電源と7台の四極電磁石電源及び32台のチョークトランスと44台の共振コンデンサバンクから構成されている。これら電源全体の制御システムは、電源及び共振負荷のインタロック制御を行うインタロックシステム、J-PARC全体のタイミング系に同期させるためのタイミングシステム、電源の出力電流波形及び出力電圧波形を定期的にモニタするためのモニタシステム、電流フィードバック制御を計算機制御するための電流制御システムから構成されている。これら多数の制御装置は、LANを介して3台のPCで遠隔制御しており、制御プログラムはLabviewを用いている。本論文では、電磁石電源制御システムの開発と運用結果について報告する。
戸張 博之; 井上 多加志; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 大楽 正幸; 山中 晴彦; 渡邊 和弘; 坂本 慶司; 栗山 正明*; et al.
Fusion Engineering and Design, 88(6-8), p.975 - 979, 2013/10
被引用回数：1 パーセンタイル：10.69(Nuclear Science & Technology)日本が調達するITER NB機器の1つであるHVブッシングは、コバールをロウ付け接合したセラミックリングとFRPリングからなる2重絶縁管を、5段積み重ねた多芯絶縁フィードスルーである。0.6MPaの絶縁ガス領域と真空の隔壁となるHVブッシングでは、差圧によって生じる圧力荷重や地震荷重並びに自重をFRPリングで支持することが求められる。また、セラミックロウ付け接合部が真空境界となり、ここでは外部に充填する0.6MPaの空気圧に耐える機械強度が求められる。これらの荷重に耐え、安全係数
3.5となる設計案を構築するために、機械構造解析を実施した。FRPについては、発生するせん断力に対する機械強度を増すために繊維を直交させたガラスクロスを周方向に巻いた2次元等方性FRPリングを用いるべきことを明らかにし、またロウ付け接合部については、コバールの形状、固定方法を工夫して応力を低減した。その結果、ITERの要求を満たす構造案を構築できた。
incident translational energy dependence井上 敬介*; 寺岡 有殿
Journal of Physics; Conference Series, 417, p.012034_1 - 012034_6, 2013/03
被引用回数：3 パーセンタイル：67.54(Materials Science, Coatings & Films)In this study, the oxidation states of Ni(111) surface, which were made by irradiation of supersonic O molecular beam (SSOMB), were analyzed by synchrotron radiation photoemission spectroscopy (SR-XPS). Especially, the initial sticking probability dependence on the O translational energy is discussed. The initial sticking rate increased as translational energy increased from 0.3 eV to 1.0 eV, slightly decreased toward 2.2 eV, and a remarkable re-increase was observed in the region around 2.3 eV. These results reveal that activated adsorption of O molecules takes place with at least two potential energy barriers of 1 eV and larger than 2.3 eV.
柴田 崇統; 寺崎 良*; 柏木 美恵子; 井上 多加志; 大楽 正幸; 谷口 正樹; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; 坂本 慶司; et al.
AIP Conference Proceedings 1515, p.177 - 186, 2013/02
被引用回数：8 パーセンタイル：92.97(Physics, Applied)JT-60SA用中性粒子入射装置では、大面積(0.9
0.45m
)引出し面上の負イオン生成が偏っており、引き出された負イオンが電極に衝突して失われることが問題となっている。これまでの研究で、フィラメント陰極から放出される高速電子が
ドリフトによって長手方向一方向へ移動すること、その電子温度の空間分布に負イオン一様性が強く関連することがわかっている。本研究では、電子温度の空間分布を一様にする負イオン源の磁場配位の改良を目的として、負イオン源内の電子温度分布を再現・予測するため、衝突素過程を考慮した3次元電子輸送解析コードを開発し、原子力機構の10アンペア負イオン源モデルで電子温度空間分布に偏りが発現する機構を調べた。その結果、解析結果はプローブ測定結果を良く再現できること、さらに高速電子が高いエネルギー(
=25-60eV)を保持したまま長手方向端部の壁付近まで到達してプラズマ粒子と頻繁に衝突し、電子温度の空間分布に偏りを生じる過程を明らかにした。
H
ion beam acceleration at JAEA for the ITER neutral beam injector戸張 博之; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 大楽 正幸; 梅田 尚孝; 山中 晴彦; 土田 一輝; 武本 純平; 渡邊 和弘; 井上 多加志; et al.
Plasma Science and Technology, 15(2), p.179 - 183, 2013/02
被引用回数：1 パーセンタイル：4.39(Physics, Fluids & Plasmas)ITER NBI用負イオン加速器及びHVブッシング開発において1MV真空絶縁が共通課題である。HVブッシングでは、外径1.56mのセラミックリングとその外周にFRPリングを二重配置し、これを5段積み重ねて1MVを絶縁する。二重構造ゆえ絶縁体周辺に三重点が複数存在する。これら三重点の電界を同時に低減するために、電界解析により形状を選定した3つの電界緩和部品の組合せる電界緩和構造を考案した。これを1段分の実規模モックアップに適用し耐電圧試験を実施したところ、定格の120%の-240kVを安定に保持し、ITERで要求される絶縁性能を実証した。MeV級加速器では、加速器内に存在する段差や端部における局所的な電界集中により十分な耐電圧性能が得られていなかった。そこで、電極間距離の延伸,端部曲率の増大を図り、電界を低減させ、真空中で1MVの安定保持を達成した。また、加速器内の磁場及び空間電荷反発によりビーム偏向を補正する電極を用いることで、ビームの電極への衝突を抑制し、ITER要求値をほぼ満足する980keV, 185A/mの負イオンビーム加速に成功した。
molecular beams on Ni(111) surface dependending on kinetic energy井上 敬介*; 寺岡 有殿
Protection of Materials and Structures from the Space Environment; Astrophysics and Space Science Proceedings, Vol.32, p.521 - 530, 2013/00
In this study, the oxidation states of Ni(111) surface, made by irradiation of a supersonic O molecular beam (SSOMB), were analyzed using synchrotron radiation photoemission spectroscopy (SR-XPS). The surface temperature was 300 K during measurement. After irradiation of SSOMB on the Ni surface to some extent, the evolution of the surface oxides were observed by core level photoemission spectra of Ni
P and O1
so that oxygen uptake curves were measured at every translational energy of O beam. The initial sticking rate increased as translational energy increased from 0.06 eV to 1.0 eV, slightly decreased up to 2.2 eV, and a remarkable re-increase was observed in the region around 2.3 eV. These results imply that high speed O molecules adsorb via two potential barriers.
大野 真也*; 井上 慧*; 森本 真弘*; 新江 定憲*; 豊島 弘明*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 尾形 祥一*; 安田 哲二*; 田中 正俊*
Surface Science, 606(21-22), p.1685 - 1692, 2012/11
被引用回数：8 パーセンタイル：35.38(Chemistry, Physical)The initial oxidation on high-index silicon surfaces with (113) and (120) orientations at 820 K has been investigated by real-time X-ray photoemission spectroscopy (Si 2p and O 1s) using 687 eV photons. The time evolutions of the Si
(n=1-4) components in the Si 2p spectrum indicate that the Si
state is suppressed on high-index surfaces compared with Si(001). The O 1s state consists of two components, a low-binding-energy component (LBC) and a high-binding-energy component (HBC). It is suggested that the O atom in strained Si-O-Si contributes to the LBC component. The reaction rates are slower on high-index surfaces compared with that on Si(001).
寺岡 有殿; 井上 敬介*; 神農 宗徹*; Harries, J.; 岡田 隆太; 岩井 優太郎*; 高岡 毅*; 吉越 章隆; 米田 忠弘*
第56回日本学術会議材料工学連合講演会講演論文集, p.360 - 361, 2012/10
産業上重要な金属表面に超音速酸素・窒素分子線を照射して、反応分子の運動エネルギーの作用で極薄酸化膜・窒化膜を形成する化学反応過程を、高輝度・高分解能放射光光電子分光でその場観察した。触媒として重要なNi(111)表面の酸化の場合には、酸素分子の運動エネルギーを2.3eVまで上げることで活性化吸着が促進され、NiOの生成効率が高くなることが見いだされた。また、紫外発光ダイオードや圧電材として重要なAlN薄膜に関しては、窒素分子の運動エネルギーを2eVにすることでAl(111)表面を窒化することができることを見いだした。この反応では表面温度が高いほど表面に窒素が検出されるまでに要する待機時間が短くなる。このことは窒素分子の単純な活性化吸着でも物理吸着状態を経由した解離吸着でもないことを意味している。わずかに吸着した窒素の拡散で形成される前駆体が再び窒化される二段階反応機構を提案する。
渡辺 泰広; 谷 教夫; 井上 圭吾*
Proceedings of 9th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.531 - 533, 2012/08
J-PARC 3-GeVシンクロトロンでは、ビーム入射時に励磁するバンプ電磁石の端部から生じる四極成分を補正するため、パルス四極電磁石の設置を検討している。パルス四極電磁石の電流パターンは、前段のリニアックからのビーム入射が開始されるまでに電流を一定の値に立ち上げておき、ビーム入射期間である500usは一定を維持する。この時に必要となる電源電圧は12Vであり、電流精度は0.1%以下が要求されている。一方、ビーム入射完了後200usの間に急速に電流を立ち下げるが、この時に必要となる電源電圧は2200Vである。このように、パルス四極電磁石を励磁するための電源は、0.1%以下の電流精度と広いダイナミックレンジを同一の回路で実現する必要がある。本論文では、広いダイナミックレンジと低電圧時の電流精度向上を目的としてチョッパ回路を多段直列接続したパルス電源を検討する。この電源は、所要電圧が大きな場合はすべての多段直列回路をスイッチングモードで運転し、逆に所要電圧が小さく高精度が要求される場合には、多段直列のうち1回路のみをスイッチング動作させ、残りの回路はスイッチングを止めて還流モードで運転する。これにより、電流立ち下げ期間に必要となる大電圧を確保しつつ、フラットトップ期間の小電圧時の電流精度向上を図っている。本発表ではパルス四極電磁石電源の検討結果を紹介し、大強度陽子加速器を安定に運転するうえでの有効性について議論する。
谷口 正樹; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 大楽 正幸; 武本 純平; 戸張 博之; 土田 一輝; 山中 晴彦; 渡邊 和弘; 小島 有志; et al.
Review of Scientific Instruments, 83(2), p.02B121_1 - 02B121_3, 2012/02
被引用回数：11 パーセンタイル：46.97(Instruments & Instrumentation)原子力機構では、ITER NBIで要求される1MeV, 200A/mの負イオン加速実証のため、MeV級加速器の開発を行っている。このような高パワー加速実現のためには、加速器の耐電圧向上が一つの鍵となる。本研究では、MeV級加速器の耐電圧特性試験で得られた知見に基づき、電極間ギャップの延長や支持枠角部の曲率を増加させるなど、耐電圧改善のための改造を行った。その結果、真空中での1MV保持に成功した。さらに、磁場や空間電荷反発により偏向するビーム軌道を電子抑制電極の孔ずれにより補正した結果、ビームの電極への衝突が抑制され、ビーム電流が増加するとともにビーム加速時の耐電圧が向上した。これらの加速器改良により、負イオンビームのエネルギー,電流はITER要求値にほぼ相当する980keV, 185A/mまで増加した。
寺岡 有殿; 井上 敬介*; 神農 宗徹*; Harries, J.; 吉越 章隆
第55回日本学術会議材料工学連合講演会講演論文集, p.236 - 237, 2011/10
原子力機構では、超音速分子線と高輝度・高分解能放射光を同時に試料表面に照射して、リアルタイムで表面をその場光電子分光観察する装置を開発し、SPring-8の専用軟X線ビームライン:BL23SUに設置した。質量分析器も併用すれば、表面の化学結合状態の変化と反応生成物の脱離収率を同時にモニタすることもできる。入射分子の運動エネルギーを反応制御パラメータとして、表面反応のダイナミクスにまで立ち入った反応機構の解明が期待できる。Si酸化では、900K以上の温度でO分子線と反応するSi(001)表面を光電子分光観察すると同時に、脱離するSiO分子の収率をモニタすることで、酸化膜形成とエッチングが同時に起こる一見奇妙な表面反応の機構を解明した。アルミニウムはNガスと反応しないが、N分子の運動エネルギーを2eVにまで高めたところ、表面温度が473Kで1nm程度の窒化膜が形成されることを見いだした。Ni酸化では酸素吸着曲線に見られるプラトーがO分子の運動エネルギーに大きく依存して消失することを見いだした。他にTi, Ru, Cuの酸化においてもO分子の運動エネルギー効果が見いだされた。
谷口 正樹; 柏木 美恵子; 井上 多加志; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; 戸張 博之; 大楽 正幸; 山中 晴彦; 土田 一輝; 小島 有志; et al.
AIP Conference Proceedings 1390, p.449 - 456, 2011/09
被引用回数：2 パーセンタイル：53.22(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)原子力機構では、ITER中性粒子入射加熱装置(NBI)用として多孔多段型負イオン加速器(MeV級加速器)の開発を行っている。現在までに、MeV級加速器では796keV, 140A/mの負イオン加速に成功したが、ITER要求値である1MeV, 200A/mの負イオン加速達成には加速器の耐電圧性能改善が不可欠である。JT-60用加速器やMeV級加速器においてさまざまな加速器体系で実施した耐電圧試験の結果、実機の保持電圧は電極支持枠部の段差や角部における電界集中により、加速器の設計に用いた理想的電極での試験結果より50%低下することが明らかとなった。これらの知見に基づき、電極間ギャップの延長や支持枠角部の曲率を増加させるなど、電界集中を抑制するための改造を行った。その結果、真空下での保持可能電圧は835kVから1MVに向上し、加速された負イオンの電圧,電流は879keV, 157A/mに増加した。
柏木 美恵子; 井上 多加志; 谷口 正樹; 梅田 尚孝; Grisham, L. R.*; 大楽 正幸; 武本 純平; 戸張 博之; 土田 一輝; 渡邊 和弘; et al.
AIP Conference Proceedings 1390, p.457 - 465, 2011/09
被引用回数：9 パーセンタイル：88.83(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)原子力機構では、5段の多孔多段電極(MAMuG)加速器を用いて、ITERの設計値である1MeV, 200A/mの水素負イオンビーム加速を目指している。最近の耐電圧試験で加速器内の局所的な電界集中を低減するために金属間ギャップを延長した結果、真空耐電圧が大幅に改善し、1MVで4000秒の電圧保持に成功した。これに伴い、ビームエネルギーも800keVから900keVレベルに増加したが、ギャップ長を長くしたために磁場と空間電荷反発で生じるビーム偏向が加速器内で顕著になり、ビームが電極に衝突し、絶縁破壊を誘発していることが明らかとなった。そこで、3次元マルチビームレット解析で、ビーム偏向量を明らかにし、その補正方法を検討した。この結果、磁場による偏向補正のために電子抑制電極の各孔に0.8mmの孔軸変位を、さらに空間電荷反発の補正のために孔部周辺に厚み1mmの電界補正板を設けることで、1MeVのビームを補正できる見込みを得た。この偏向補正法を加速器に組み込み、偏向試験を進めており、これらの結果を報告する。
大野 真也*; 井上 慧*; 森本 真弘*; 新江 定憲*; 豊島 弘明*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 尾形 祥一*; 安田 哲二*; 田中 正俊*
信学技報, 111(114), p.23 - 27, 2011/07
シリコン高指数面(113)及び(120)の820Kでの初期酸化過程を687eVの放射光を用いてリアルタイムX線光電子分光(Si2p, O1s)によって調べた。Si2p光電子スペクトルの中のSi(n=1-4)成分の時間発展から、Si(100)基板の酸化に比べて高指数面ではSi状態の形成が抑制されることがわかった。O1s光電子スペクトルは、低結合エネルギー成分LBCと高結合エネルギー成分HBCのふたつの成分から構成されている。LBCはひずんだSi-O-Siに対応している。反応速度はSi(100)基板の酸化に比べて高指数面では遅いこともわかった。
戸張 博之; 井上 多加志; 花田 磨砂也; 大楽 正幸; 渡邊 和弘; 梅田 尚孝; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 山中 晴彦; 武本 純平; et al.
Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/03
ITER NBI用高電圧(HV)ブッシングは、ガス絶縁方式である-1MV高圧電源伝送系と真空中に設置する負イオン源及び静電加速器の間の圧力隔壁であり、かつ電力を絶縁導入する重要な機器である。原子力機構では、これまでに5段重ねのHVブッシングの絶縁材に用いる世界最大(外径1.56m)の大口径セラミックの開発に成功した。また、サンプル試験や強度解析を行い、セラミックと金属を一体化する接合技術の開発を進めてきた。そして今回、この大口径セラミックに適用可能な厚肉コバール材を用いたロウ付け接合技術の開発に成功した。さらに、大口径セラミック,金属フランジなどを一体に組み上げHVブッシングの1段分を実サイズで模擬したモックアップを試作し、耐電圧試験を実施した。その結果、1段あたりの定格電圧の20%上回る240kVを1時間以上に渡り安定に保持し、ITER NBIで要求される絶縁性能を実証した。
柏木 美恵子; 谷口 正樹; 小島 有志; 大楽 正幸; 花田 磨砂也; Hemsworth, R. S.*; 水野 貴敏*; 武本 純平; 田中 政信*; 田中 豊*; et al.
Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/03
原子力機構の多孔多段加速器では、ITERの中性粒子入射装置に必要な1MeV, 200A/mの負イオンビーム加速を目指している。耐電圧試験では、加速器の耐電圧は理想的な電極の耐電圧の半分程度であることがわかった。複雑な構造を有する電極や電極支持部の局所的な電界集中が問題であると考え、電極間ギャップを延長し、電極支持部の端部の曲率を大きくして電界集中を抑えた。その結果、真空耐電圧が改善し、1MVで4000秒の電圧保持を達成した。ビーム加速でも、従来の796keV, 0.32A (140A/m)から879keV, 0.36A (157A/m)に大きく進展した。一方、ビーム加速試験では、磁場とビーム間の空間電荷反発によりビームが曲げられて電極に衝突し、ビームエネルギー・電流減少の原因となっていた。3次元ビーム解析において、このビームの偏向量を明らかにして孔ずれと電界補正板を用いたビーム偏向補正方法を設計し、加速器試験でこの補正法が有効に機能することを確認した。
